阿根廷西北部塔通风成 - 河流相互作用系统(卡塔马卡)的沉积动力学与厄尔尼诺南方振荡的影响

《Journal of South American Earth Sciences》:Depositional dynamics of the Tatón aeolian-fluvial interaction system (Catamarca) and the influence of ENSO in northwestern Argentina

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月26日 来源:Journal of South American Earth Sciences 1.7

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   摘要Tatón沙丘场是阿根廷西北部卡塔马卡省菲安巴拉山谷东北部一个活跃的系统,被格兰德河横穿,使其成为研究风-水相互作用的理想天然实验室。本研究分析了这些系统在间山山谷中的沉积动力学,并评估ENSO作为非周期控制因子的作用。利用多时相Sentinel影像识别和界定地貌单元并分

  

摘要

Tatón沙丘场是阿根廷西北部卡塔马卡省菲安巴拉山谷东北部一个活跃的系统,被格兰德河横穿,使其成为研究风-水相互作用的理想天然实验室。本研究分析了这些系统在间山山谷中的沉积动力学,并评估ENSO作为非周期控制因子的作用。利用多时相Sentinel影像识别和界定地貌单元并分析其动态。对这些单元中的地貌形态进行了形态和纹理特征描述。使用了南部较近的蒂诺加斯塔气象站的气候数据以及ONI数据。识别出三个地貌单元(沙丘与丘间地、砂质平原和冲积平原),其中风成和水动力过程共存。确定了五种相互作用机制:丘间地被洪水入侵、河道两侧沙丘被河流侵蚀、洪水沉积物沉积、风成系统内对河流沉积物的再作用和再沉积、以及砂质平原中坡积-冲积排放物的风成再作用。结果显示,厄尔尼诺事件期间存在微弱的降水减少趋势,与中性期和拉尼娜期高于平均水平的降水形成对比。整合这些数据揭示了描述系统动态的三个演化阶段。阶段I(湿润,日-周时间尺度),河水系统渗入并淹没沙丘场,形成低地貌通道。阶段II(过渡,日-月时间尺度)反映了日益加剧的干旱,以前期沉积物质的侵蚀和再作用以及风成和水力床形式迁移为特征。阶段III(干燥,月-年时间尺度)以加强的风成活动为主导,沉积物供给主要由风驱动,再作用早期阶段的物质。

引言

风成和水动力过程的相互作用是现代沙漠中常见且高度相关的动态(Langford, 1989)。然而,它很少成为地貌学研究的主要焦点(Bullard and McTainsh, 2003),尽管近年来对此主题的兴趣显著增加。在相互作用的开创性工作中,包括Glennie(1970),他在干谷(wadis)中发现了这些系统的存在;Langford(1989),他提出了现代环境中相互作用的分类;以及Langford和Chan(1989),他们分析了二叠纪地层中的古代类似物。
尽管地质记录中关于这些环境类型的出版物众多(例如,Jones and Blakey, 1997; Van Huissteden, 2000; Newell, 2001; Veiga and Spalletti, 2007; Tripaldi and Limarino, 2008; Spalletti et al., 2010, Mesquita et al., 2021; Pérez et al., 2013; Pérez Mayoral et al., 2021; Ciccioli et al., 2023; Tenazinha et al., 2025),以及现代背景下的研究(Harrison and Yair, 1998; Bullard et al., 2002, 2003; Krapf et al., 2003; Maroulis et al., 2007; Al-Masrahy and Mountney, 2015; Liu and Coulthard, 2017; Du et al., 2018; Li et al., 2020; Zhang et al., 2024),对现代间山山谷沉积中这些系统的详细研究仍然稀少。这可能是由于狭长山谷中的风水相互作用系统具有由地形、沉积物供给变化、大气环流、风模式和可容空间决定的特殊性(Han et al., 2025)。
关于阿根廷西北部间山山谷第四纪风水相互作用的研究,有几项关键研究脱颖而出。Limarino和Martinez(1992)、Tripaldi et al.(1998)、Tripaldi(2002)、Tripaldi和Limarino(2008)、Zabala et al.(2020)以及Salvó Bernárdez et al.(2022)做出了重要贡献,他们将研究重点放在La Rioja省的Guandacol山谷。在San Juan省,Basilici和Dal'Bó(2014)和Dal'Bó和Basilici(2015)的工作值得注意,他们提出了砂质平原系统中风水相互作用的通用模型,受季节性变化控制。Capaldi et al.(2019)的研究突出了该国中部和西部地区的调查。此外,在菲安巴拉山谷(Catamarca),Deri(2016)和Deri和Ciccioli(2018)通过研究Medanitos风成沙丘场和菲安巴拉河为这些系统提供了见解。
理解不同时间尺度上的风水相互作用系统不仅对重建过去气候至关重要,对理解现代景观也是如此(Bullard and McTainsh, 2003)。此外,对于预测它们的演化、气候变化的影响和土地利用模式也至关重要。然而,鉴于这些系统的复杂性,在不同背景和时间尺度上外推结果的方法论挑战依然存在。在这方面,表征活跃沙丘场及其相关的相互作用沉积对于弥合这些知识空白至关重要。
为应对这些挑战,本研究分析了位于菲安巴拉山谷的Tatón风水相互作用系统的沉积动力学(阿根廷西北卡塔马卡省蒂诺加斯塔市;图1)。该系统由活跃的Tatón沙丘场和格兰德河组成,提供了深入了解间山山谷环境中运作过程的关键框架。此外,它还考察了这些动态与现代气候框架的关系,以评估厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响,并确定它是否作为一阶非周期因子或仅仅是系统的调制因子发挥作用。
Tatón沙丘场位于阿根廷安第斯中部的菲安巴拉山谷东北部前缘。这个间山山谷东界和北界为潘帕斯山脉(分别为Sierra de Fiambalá和Cordillera de San Buenaventura),西界为Famatina山系(Sierra de Las Planchadas),更北为Puna Austral(图1)。被格兰德河横向穿过,这个沙丘场构成了研究这种环境的理想天然实验室。尽管具有潜力,该区域迄今为止研究不足,目前仅有沙丘场的初步地貌和沉积学描述可用(Isla et al., 2021; Fernandez Molina and Ciccioli, 2023, 2024a, 2025)。为填补这一知识空白,对Tatón沙丘场内主要地貌单元进行了沉积学和形态学表征,特别强调了与格兰德河及其边缘相关的风水相互作用沉积(图1)。

各节摘要

方法论

作者进行了野外考察以测绘、描述、拍照记录并表征主要地貌形态,同时收集地表沉积物样品进行纹理分析。为了更详细的形态表征,使用Pix4Dcapture软件设计飞行网格进行了五次无人机(UAV)飞行测量。利用获取的影像,使用Agisoft Metashape Professional软件生成了相应的正射影像和数字高程模型(DEMs)。

气候背景

菲安巴拉间山山谷位于安第斯中部,处于称为干旱斜带的干旱气候带内(Bruniard, 1982)。与阿根廷西北其他地区一样,该山谷受南美季风系统(SAMS)影响(Zhou and Lau, 1998; Marwan et al., 2003),其主要特征是在南半球夏季出现强降水。
菲安巴拉山谷被近似南北走向的山脉所界定(Sierra de Fiambalá和Sierra de Las...

地貌框架

菲安巴拉山谷的特征是广泛存在的风成砂质沉积,主要分布在中部和东部扇区,同时伴有河流-冲积沉积。格兰德河排水该地区的东北部,横穿Sierra de Fiambalá后作为支流汇入菲安巴拉河(图1)。格兰德河表现出辫状河道特征,具有多个低曲度河道。在靠近山块的近源扇区,河流...

地貌单元的纹理特征

为了表征风成来源、河流作用以及风水相互作用产生的沉积,对各单元内识别的地貌形态进行了粒径分析。

该地区ENSO行为

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)被广泛认为是全球年际时间尺度自然气候变率的主要驱动力。它作为热带太平洋海-气耦合现象运作,以两个主要成分为特征:厄尔尼诺,一种大规模热带太平洋表层水温异常增暖事件,每隔几年周期性发生;以及南方涛动,定义为西太平洋和东太平洋之间大气压力的年际摆动...

结论

本研究为菲安巴拉间山山谷内Tatón风水相互作用系统的气候和沉积动力学提供了新的见解。主要结论可总结如下:
  • 1)
    厄尔尼诺事件期间出现微弱而弥散的降水减少趋势,而中性期和拉尼娜期显示研究区降水通常高于历史平均水平。
  • 2)
    格兰德河横穿Tatón沙丘场创造了复杂的...

CRediT作者贡献声明

Paloma Amado Silvero: 写作 – 审阅与编辑。Delfina Fernandez Molina: 写作 – 原稿撰写,可视化,方法论,调查研究,正式分析,数据整理,概念化。Patricia Lucía Ciccioli: 写作 – 原稿撰写,监督,项目管理,方法论,资金获取,概念化。

未引用参考文献

Basilici and Dal'Bó, 2014; Bullard and Livingstone, 2002; Crocker, 1946; Dal'Bó and Basilici, 2015; Fernandez Molina et al., 2024a; Fernandez Molina et al., 2025; Folk, 1970; Khalaf, 1989; Lancaster, 1986; Lopez-Ramirez et al., 2024; McKee, 1982; Parsons and Abrahams, 2009; Van Huissteden et al., 2000; Zabala Medina et al., 2020。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本研究中报告的工作。

致谢

本研究由阿根廷布宜诺斯艾利斯大学(UBACyT 2023 Mod I 20020220100186BA)资助。作者感谢阿根廷国家气象局(SMN)提供蒂诺加斯塔的历史气象记录,感谢Dr. Salomé Salvó Bernárdez的建设性意见和建议,感谢María del Mar Garrote Cortínez在图表设计方面的帮助。作者对两位匿名审稿人的建设性意见表示感谢。
Delfina Fernandez Molina|Patricia L. Ciccioli|Paloma Amado Silvero
阿根廷布宜诺斯艾利斯大学. 理学院, 地质科学系. 布宜诺斯艾利斯, 阿根廷
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